高中物理实验题的类型与解决方法

高中物理实验题的类型及解决方法
近年来，高中物理实验题，出现了迁移类实验、应用型实验、设计型实验、探究型实验，甚至还出现了“研究性学习”类实验。

这类试题要求考生能将学过的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，能深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，还要具有较强的创新能力。

1、迁移类实验
这类实验题具有如下特点：它们基本上都不是课本上现成的实验，但其原理、方法以及所要求的知识均是学生所学过的，即用“学过的实验方法”、“用过的仪器”进行新的实验，以考查其基本实验能力和理解、推理、迁移的能力。

解决这类问题的基本思路和方法是：仔细阅读题目，理解题意，在了解所介绍的实验仪器的基本原理、使用方法的基础上，运用以前所学过的知识、使用过的仪器和做过实验的方法，进行情景迁移、联想类比，就可解决问题。

【例1】在一些实验中需要较准确地测量物体转过的角度，为此人们在这样的仪器上设计了一个可转动的圆盘，在圆盘的边缘标有刻度(称为主尺) ，且每一刻度对应圆心角l °，圆盘外侧有一个固定不动的圆弧形的游标尺，如右图所示(图中画出了圆盘的一部分和游标尺)．圆盘上刻有对应的圆心角的度数，游标尺上把与主尺上9°对应的圆心角等分为10格，试根据图中所示的情况读出此时游标尺上的零刻线与圆盘上的零
刻线之间的夹角为．
【解析】这是游标卡尺拓展应用．圆弧形的游标尺相当于游标卡尺的游标尺，圆盘的边缘标有的刻度相当于主尺．在游标尺 0刻度前读出 19°，游标尺的第 5条刻度线与主尺上的刻度对齐，在游标尺上读出 0.5°．因此测量的夹角为 19.5°．
【解析】这是游标卡尺拓展应用．圆弧形的游标尺相当于游标卡尺的游标尺，圆盘的边缘标有的刻度相当于主尺．在游标尺 0刻度前读出 19°，
游标尺的第 5条刻度线与主尺上的刻度对齐，在游标尺上读出 0.5°．因此测量的夹角为 19.5°．
【知识链接】游标卡尺的原理及精度：常见的游标卡尺有精度为0.1毫米、0.02毫米和0.05毫米三种，无论是哪一种，主尺的最小分度均为
1 毫米，设游标尺上一定长度的线段等分为n 格，则每格长n / n - 1毫米．
2、应用型实验
这类实验题具有如下特点：它们基本上以生活、生产和现代科技中的某一实际问题为背景立意命题，
且多以信息题的形式出现，要求学生能够从题给的文字、图表中捕获有效信息，运用所学的基础知识
来解答。

解决这类问题的基本思路和方法是：仔细阅读题目，理解题意，从题给的文字、图表中捕获有效信息，从中找出规律，通过联想、等效、类比等思维方法建立与新情景对应的物理模型，并在旧知识与物理
模型之间架设桥梁，并将旧知识迁移并运用到新情景中去，然后进行推理、计算，从而解决问题。

3、设计型实验
这类实验一般要求学生根据题目提出的目的、要求和给出的器材，设计出实验方案。

要求深刻理解物
理概念和规律，并能灵活运用，具有较强的创新能力。

能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、
实验方法迁移到新的背景中，进而设计出实验方案。

解决这类问题的基本思路和方法是：明确实验目的→设计实验原理→根据实验原理设计多种实验方案
→对实验方案进行可行性分析，筛选确定最佳方案→根据所定方案选择实验器材→拟定实验步骤→对
实验数据进行处理→得出实验结论，并进行误差分析。

值得一提的是，依据不同的实验原理选择不同
的实验方案时，应遵循科学性，可行性，精确性，简便、直观性这四条基本原则。

4、探究性试验
探究类实验试题在近年高考试卷中频频出现，这类试题注重考查考生的科学探究能力，注重考查实验
知识的形成过程，随着新课改的推进，高考正向能力型、开放型、研究型的方向拓展，在高考复习过
程中我们必须关注这类实验试题．
解决这类问题的基本思路和方法是：探究型实验重点强调的是“探究”．题目带有开放性，难度一般
不会太大，回答此类问题：一是要切题，即按题目要求作答；二是要清楚地表述自己的想法，避免词
不达意．因此，要独立思考，积极动脑，大胆猜测，勇于探索．同时要将平
时做过的实验进行总结，包括实验目的、方法、步骤、注意事项、结果等．通过比较、分类、归纳、概括等方法，对这些实验进行整理和分析，得出正确处理此类问题的思路和方法．
【例 2】（2007年重庆）建造重庆长江大桥复线桥高将长百米、重千余吨的钢梁从江水中吊起(题 22图2)、施工时采用了将钢梁与水面成一定倾角出水的起吊方案，为了探究该方案的合理性，某研究性学习小组做了两个模拟实验.研究将钢板从水下水平拉出(实验1)和以一定倾角拉出(实验2)的过程中总拉力的变化情况。

①必要的实验器材有：钢板、细绳、水盆、水、支架、刻度尺、计时器
和等 .
②根据实验曲线(题22图3)，实验2中的最大总拉力比实验1中的最大
总拉力降低了.
③根据分子动理论，实验1中最大总拉力明显增大的原因是.
④可能导致测量拉力的实验误差的原因有：读数不准、钢板有油
污、等等(答出两个即可)
【解析】
(1)①测力计(弹测力计、力传感器等等)
②13.3（允许误差±0.5）；0.37（允许误差±0.03）N
实验一的最大拉力F1 m= 4. 3 5 N
实验二的最大拉力Ｆ= 3. 75+ 0. 025 =3. 78N
2 m
△ F = F 1 m— F 2 m = 4. 3 5 — 3. 78=0. 57N ,所以
钢板在水面下时，拉力Ｆ1= 3.40N；钢板出水后绳的拉力不从心
F2 =3. 78N；钢板在水中受到的浮力F0= F2— F1 = 0. 38 N
③分子之间存在引力，钢板与水面的接触面积大
④快速拉出、变速拉出、出水过程中角度变化、水中有油污、水面波动
等等
5、“研究性学习”类实验
这类实验题具有如下特点：以学生在开展研究性学习的活动中所遇到的问题为背景命题，要求学生根据题给条件设计某些实验方案，或给出一些仪器（或实验步骤）来求解某个物理量，或对某些设计出的实验，分析其实验数据得到规律，并对可能产生的误差进行分析。

如果试题是要求设计方案，其答案往往具有开放性，侧重考查学生的发散思维能力和创新能力。

如果试题是对某些设计出的实验进行数据和误差分析，则要求学生具有扎实的基础知识和实验能力。

解决这类问题的基本思路和方法是：在熟悉各种仪器的使用方法、基本实验原理、方法和步骤的前提下，仔细阅读题目，理解题意，根据题给要求，广泛联想，设计出合理的实验方案即可。

设计出的方案应尽可能简单、方便、可操作性强。

对于数据处理和误差分析的试题，则应根据题目所给的文字、图表等信息进行分析，找出各物理量之间的关系（定性或定量的关系）并总结出其变化规律，把握问题的本质特征。

【例 5】（2005 年上海）科学探究活动通常包括以下环节：提出问题，作出假设，制定计划，搜集证据，评估交流等。

一组同学研究“运动物体所受空气阻力与其运动速度关系”的探究过程如下：A．有同学认为：运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关。

B．他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象，用超声波测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律，以验证假设。

C．在相同的实验条件下，同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下
落过程中不同时刻的下落距离，将数据填入下表中，图（a ）是对应的位移-时间图线。

然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落，分别测出它们的速度 - 时间图线，如图（b）中图线 1 、 2 、 3 、 4 、 5 所示。

D．同学们对实验数据进行分析、归纳后，证实了他们的假设。

回答下列提问：
⑴与上述过程中A、C 步骤相应的科学探究环节分别是___________，
___________。

⑵图（ a）中的 AB 段反映了运动物体在做_ _ __ _ _ _ _ _运动，表中 X 处的
值为 _________。

⑶图（ b ）中各条图线具有共同特点：“ 小纸杯”在下落开始阶段做__ _ __ _ _
运动，最后“小纸杯”做______运动。

⑷比较图（ b）中的1和5 ，指出在 1. 0~ 1. 5s 时间段内，速度随时间变
化关系的差异：
____ __ __ __ __ __ ___ ___ __ __ __ __ __ ___ _ __ __ __ __ __ __ ___ ___ __ _
____ __ __ __ 。

时间（ s）下落距离（ m）
0.00.000
0.40.036
0.80.469
1.20.957
1.6 1.447
2.0X
【解析】⑴作出假设、搜集证据⑵匀速运动，1.937⑶加速度逐渐减
小的加速运动，匀速运动⑷图线1反映速度不随时间变化，图线5反映速度随时间继续增大（图线1反映纸杯做匀速运动，图线 5反映纸杯依然做加速度减小的加速运动）。